AT513773A1 - Travel drive for a mobile work machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine mit wenigsteseiner Hydropumpe und mit wenigstens einem Hydromotor, wobei wenigstens einesder beiden Hydraulikaggregate als Schrägachsenmaschine (1) ausgebildet ist,die ein Gehäuse (2) mit einem Steuerdeckel (9) und eine im Gehäuse (2) auf einerVentilplatte (3) drehbar gelagerte Kolbentrommel (4) mit axialen Zylindern (5) umfasst,von denen jeder Zylinder (5) einen Kolben (6) aufnimmt, mit einem einerTriebwelle (7) zugeordneten Triebflansch (8) an dem die aus den Zylindern (5) herausragendenfreien Enden der Kolben (6) abgestützt sind und mit einem eineSchwenkwiege umfassenden Verstellsystem zur Verstellung des Schluckvolumensmit einem Stelltrieb (1 0), mit dem die Kolbentrommel (1 0) mit der Ventilplatte (3)gegenüber der Triebachse (T) um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbarist, der von einem minimalen Schwenkwinkel (amin) und einem maximalenSchwenkwinkel (amax) begrenzt ist, wobei eine Hydraulikfluidführung über dieSchwenkwiege durch die Ventilplatte (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass derminimale Schwenkwinkel (amin) des Arbeitsbereiches unter Beibehaltung des vollenArbeitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens JO aus seinerNulllage verschoben ist.The invention relates to a travel drive for a mobile machine with at least one hydraulic pump and at least one hydraulic motor, wherein at least one of the two hydraulic units is designed as a bent axis machine (1) comprising a housing (2) with a control cover (9) and a housing (2). on a valve plate (3) rotatably mounted piston drum (4) with axial cylinders (5), of which each cylinder (5) receives a piston (6), with a drive shaft (7) associated with drive flange (8) on the of the cylinders (5) outstanding ends of the piston (6) are supported and with a swing cradle comprising adjustment system for adjusting the displacement volume with an actuator (1 0), with which the piston drum (1 0) with the valve plate (3) with respect to the drive axis (T) a maximum working range is limited, which is limited by a minimum pivot angle (amin) and a maximum pivot angle (amax), wherein a hydraulic fluid f via the pivoting cradle through the valve plate (3), characterized in that the minimum pivot angle (amin) of the working area is displaced by at least 5 °, preferably by at least JO, from its zero position while maintaining the full working range.
Description
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Die Erfindung betrifft einen Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine mit wenigstes einer Hydropumpe und mit wenigstens einem Hydromotor, wobei wenigstens eines der beiden Hydraulikaggregate als Schrägachsenmaschine ausgebildet ist, die ein Gehäuse mit einem Steuerdeckel und eine im Gehäuse auf einer Ventilplatte drehbar gelagerte Kolbentrommel mit axialen Zylindern umfasst, von denen jeder Zylinder einen Kolben aufnimmt, mit einem einer Triebwelle zugeordneten Triebflansch an dem die aus den Zylindern herausragenden freien Enden der Kolben abgestützt sind und mit einem eine Schwenkwiege umfassenden Verstellsystem zur Verstellung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb, mit dem die Kolbentrommel mit der Ventilplatte gegenüber der Triebachse um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbar ist, der von einem minimalen und einem maximalen Schwenkwinkel begrenzt ist, wobei eine Hydraulikfluidführung über die Schwenkwiege durch die Ventilplatte erfolgt.The invention relates to a traction drive for a mobile machine with at least one hydraulic pump and at least one hydraulic motor, wherein at least one of the two hydraulic units is designed as a bent axis machine comprising a housing with a control cover and a rotatably mounted in the housing on a valve plate piston drum with axial cylinders of which each cylinder receives a piston, with a drive shaft associated drive flange on which the protruding from the cylinders free ends of the piston are supported and with a swivel cradle adjustment system for adjusting the absorption volume with an actuator, with which the piston drum with the valve plate relative to the drive axle is pivotable about a maximum working range, which is limited by a minimum and a maximum pivot angle, wherein a hydraulic fluid guide via the pivoting cradle through the valve plate.
Schrägachsenmaschinen im Sinne der Erfindung sind hydraulische Maschinen, die als Axialkolbenpumpe zur Umsetzung mechanischer Energie, also von Drehmoment bzw. Drehzahl, in hydraulische Energie, also Volumenstrom bzw. Druck oder als Axialkolbenmotor zur Umsetzung von hydraulischer Energie (Volumenstrom bzw. Druck) in mechanische Energie (Drehmoment bzw. Drehzahl) eingesetzt werden. Eine gattungsgemäße Schrägachsenmaschine ist beispielsweise aus der EP 0 728 945 A1 bekannt. Schrägachsenmaschinen sind üblicherweise derart ausgebildet, dass die Kolbentrommel im Steuerdeckel (dem Gehäusekopf) mit einem Stelltrieb zwischen einem minimalen Schwenkwinkel von rund 0° und einem Maximalschwenkwinkel von bis zu 32, 33° verschwenkbar ist, wozu dieser Bereich als Schwenkwiege ausgebildet ist. Die Versorgung der Kolbenpumpe, nämlich der Ansaugkanal und der Druckkanal, sind dabei über bzw. durch besagte Schwenkwiege 1/12 2 geführt. Der Bereich, um den die Kolbentrommel zwischen minimalem und maximalem Schwenkwinkel im Gehäuse verschwenkt werden kann, ist konstruktiv begrenzt und bestimmt sich insbesondere durch den in der Schwenkwiege im Steuerdeckel geführten Steuerspiegel (Ventilplatte), der beim Unterschreiten des minimalen Schwenkwinkels bzw. beim Überschreiten des maximalen Schwenkwinkels keine ordnungsgemäße Zu- und Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerdeckel mehr erlaubt. Insbesondere bedingt ein Überschreiten dieser Grenzen ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus den Strömungskanälen zwischen Steuerdeckel und Ventilplatte in das Gehäuse, womit die sichere Funktion der Maschine nicht mehr gegeben wäre.Schrägachsenmaschinen in the context of the invention are hydraulic machines, as axial piston pump for converting mechanical energy, ie torque or speed, in hydraulic energy, ie flow or pressure or axial piston motor for the implementation of hydraulic energy (flow or pressure) into mechanical energy (Torque or speed) are used. A generic oblique-axis machine is known, for example, from EP 0 728 945 A1. Angular axis machines are usually designed such that the piston drum in the control cover (the housing head) with an actuator between a minimum pivot angle of about 0 ° and a maximum pivot angle of up to 32, 33 ° is pivotable, for which this area is designed as a pivoting cradle. The supply of the piston pump, namely the intake passage and the pressure passage, are guided over or through said pivoting cradle 1/12 2. The range by which the piston drum between the minimum and maximum swing angle can be pivoted in the housing is structurally limited and is determined in particular by the guided in the pivoting cradle in the control cover control plate (valve plate), which falls below the minimum swing angle or when exceeding the maximum Pivoting angle no longer allows proper supply and removal of hydraulic fluid through the control cover. In particular, exceeding these limits causes leakage of hydraulic fluid from the flow channels between the control cover and valve plate in the housing, whereby the safe operation of the machine would no longer exist.
Solange ein Schwenkwinkel von 0° eingestellt ist, also Triebwellenachse und Kolbentrommelachse zusammenfallen, fördert die Schrägachsenmaschine keinen Volumenstrom bzw. besitzt diese Maschine in diesem Betriebszustand praktisch kein Verdrängervolumen. Wird die Kolbentrommel mit den Kolben in Richtung maximalen Schwenkwinkel verschwenkt, werden also die Kolben zur Seite ausgeschwenkt, so treten die Kolben während der Drehbewegung ausgelöst durch die Schrägstellung der Kolbentrommel auf der Knickinnenseite tiefer in die Zylinder und auf der Knickaußenseite aus dem Zylinder in Richtung unterem Totpunkt aus. Bei einer Drehung werden die Kolben durch die Verbindung mit dem Triebflansch abwechselnd aus dem Zylinder herausgezogen bzw. in den Zylinder hineingedrückt. Dadurch entsteht beim Wegziehen der Kolben vom Steuerspiegel ein Unterdrück in den Zylindern, der die Hydraulikflüssigkeit über die Schwenkwiege in den Zylinder einsaugt. Auf der anderen Seite entsteht beim Verlagern der Kolben gegen den Steuerspiegel ein Überdruck, der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder über die Schwenkwiege aus dem Hydraulikaggregat austreibt.As long as a swivel angle of 0 ° is set, ie, drive shaft axis and piston drum axis coincide, the oblique axis machine does not deliver any volume flow or, in this operating state, this machine has virtually no displacement volume. If the piston drum is pivoted with the piston in the direction of maximum pivoting angle, so the pistons are swung to the side, so the pistons occur during the rotational movement triggered by the inclination of the piston drum on the inner side of the bend deeper into the cylinder and on the outside of the bend out of the cylinder in the direction of the lower Dead center off. During a rotation, the pistons are alternately pulled out of the cylinder or pressed into the cylinder by the connection with the drive flange. As a result, when the pistons are withdrawn from the control plate, a negative pressure is created in the cylinders which draws the hydraulic fluid into the cylinder via the pivoting cradle. On the other hand, when displacing the pistons against the control plate, an overpressure is created which expels hydraulic fluid from the cylinder via the pivoting cradle out of the hydraulic unit.
Derartige Schrägachsmaschinen lassen sich verhältnismäßig kostengünstig in Großserie fertigen. Allerdings ist, wie bereits erwähnt, der maximale Verstellbereich konstruktionsbedingt begrenzt. Ist Einsatzbedingt ein größerer Verstellbereich abzudecken bzw. erforderlich, muss auf Schrägachsmaschinen mit Jochverstellung zurückgegriffen werden, also auf Hydraulikaggregate die einen Verstellbereich von 0° bis 45° zulassen. Bei diesen, konstruktiv sehr aufwendigen und damit auch sehr 2/12 3 teuren Maschinen ist das Gehäuse zwei- bzw. mehrgeteilt und ist der die Kolbentrommel umfassende Gehäusemantel gegenüber dem die Triebwelle aufnehmenden Gehäuseteil schwenkbar. Eben dies bedingt einen erheblichen konstruktiven und monetären Mehraufwand, weshalb auf Schrägachsmaschinen mit Jochverstellung für Fahrantriebe im Niedrigpreissegment nicht zurückgegriffen werden kann.Such Schrägeachsmaschinen can be relatively cheaply mass produced. However, as already mentioned, the maximum adjustment range is limited by design. If a larger adjustment range needs to be covered or required due to the application, it must be made use of inclined axis machines with yoke adjustment, ie hydraulic units that allow an adjustment range of 0 ° to 45 °. In these, structurally very complex and thus also very expensive machines, the housing is divided into two or more and is the piston barrel comprehensive housing shell with respect to the drive shaft receiving housing part pivotally. Precisely this requires a considerable amount of design and monetary effort, which is why lean-axis machines with yoke adjustment for traction drives in the low-price segment can not be used.
Ausgehend von einem Stand der Technik der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schrägachsenmaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei geringem Bauaufwand ein merklich vergrößertes Schluckvolumen bzw. Fördervolumen bereitstellen kann, ohne auf eine Schrägachsenmaschine mit Jocheinstellung zurückgreifen zu müssen.Based on a prior art of the pre-described type, the invention has for its object to provide a bent axis machine of the type described, which can provide a significantly increased displacement or delivery volume with low construction costs, without having to resort to a bent axis machine with yoke adjustment.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der minimale Schwenkwinkel des Arbeitsbereiches unter Beibehaltung des vollen Arbeitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7° aus seiner Nulllage verschoben ist.The invention solves this problem in that the minimum pivot angle of the work area is shifted by maintaining at least 5 °, preferably by at least 7 ° from its zero position while maintaining the full working range.
Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, eine Schrägachsenmaschine derart auszugestalten, dass der untere Bereich von 0° bis 5°, insbesondere bis 7°, überhaupt ausgespart wird und für eine Nutzung nicht zur Verfügung steht. Es hat sich gezeigt, dass dieser Bereich in der Praxis praktisch bei vielen Verwendungen nicht Sinnvoll nutzbar ist, da, insbesondere bei Verwendung als Flydromotor, in diesem Bereich ein nur mangelhafter Wirkungsgrad vorliegt. Für diverse Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise in Antriebssträngen von Baumaschinen, diversen anderen hydraulischen Antrieben, od. dgl. ist aber insbesondere auch das maximale Schluckvolumen von Bedeutung, das durch die erfindungsgemäße Verlagerung des gesamten Arbeitsbereiches erhöht werden kann. Mit der Erfindung ist es vorgesehen, den unteren Bereich grundsätzlich nicht zu nutzen, also auszusparen und stattdessen den oberen Bereich um den im unteren Bereich ausgesparten Bereich zu ergänzen. Da die Winkeldifferenz zwischen maximalem und minimalem Schwenkwinkel konstruktionsbedingt beschränkt ist, wird der gesamte Arbeitsbereich erfindungsgemäß „nach oben hin“ verschoben, um den vollen Arbeitsbereich bzw. Schwenkbereich uneingeschränkt nutzbar zu machen, womit der im Betrieb ef- 3/12 4 fektiv nutzbare maximale Schwenkwinkel gegenüber dem Stand der Technik nicht unerheblich erweitert wird.According to the invention, it is thus intended to design a bent axis machine such that the lower region of 0 ° to 5 °, in particular to 7 °, is recessed at all and is not available for use. It has been shown that this range is practically useless in practice practically in many uses, since, especially when used as a flydriver, there is only a poor efficiency in this area. For various applications, such as in drive trains of construction machinery, various other hydraulic drives, od. Like. But especially the maximum intake volume of importance, which can be increased by the inventive displacement of the entire work area. With the invention, it is intended not to use the lower area in principle, so save and instead to supplement the upper area to the recessed area in the lower area. Since the angular difference between the maximum and minimum pivot angle is limited by design, the entire working range is "upwardly" shifted according to the invention to fully utilize the full working range or swivel range, whereby the maximum swivel angle which can be used in operation is extended significantly compared to the prior art.
Der vom Steuerspiegel begrenzte maximale Schwenkwinkel beträgt wenigstens 37°, vorzugsweise wenigstens 39°. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ergibt sich eine Zunahme des maximalen Schluckvolumens um einen erheblichen Betrag, was das Einsatzspektrum derartiger Schrägachsmaschinen zumindest für gewisse Bereiche, beispielsweise für Fahrantriebe, erheblich vergrößert.The limited by the control mirror maximum swing angle is at least 37 °, preferably at least 39 °. This measure according to the invention results in an increase of the maximum absorption volume by a considerable amount, which considerably increases the range of use of such oblique-axis machines, at least for certain areas, for example for traction drives.
Um die Erfindung in der Praxis an Schrägachsenmaschinen umsetzen zu können, muss naturgemäß die den Steuerspiegel aufnehmende Führung entsprechend „versetzt“ ausgestaltet sein. Somit lassen sich die für einen Fahrantrieb zur Verfügung stehenden theoretischen Stellbereiche im Gegensatz zum Stand der Technik auch voll nutzen.In order to be able to implement the invention in practice on bent axis machines, naturally the control mirror receiving guide must be configured accordingly "offset". Thus, in contrast to the prior art, the theoretical adjustment ranges available for a travel drive can also be fully utilized.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der eine Führung für die Ventilplatte (bzw. den Steuerspiegel) ausbildende Steuerdeckel um einen Neigungswinkel von wenigstens 21° auf das Gehäuse aufgesetzt ist, welcher Neigungswinkel zwischen einer Triebwellenachsnormalen und die um die Kolbentrommel Schwenkachse geneigten Kontaktflächen zwischen Gehäuse und Gehäusekopf anliegt. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, den auch bisher bereits geneigt auf dem Gehäuse aufgesetzten Gehäusekopf nunmehr stärker geneigt auf das Gehäuse aufzusetzen, den untersten Schwenkwinkelbereich auszusparen und an den obersten Schwenkwinkelbereich anzuhängen. Eine Steuerdeckelanschlussflächennormale des Steuerdeckels ist dabei gegenüber der Triebwellenachse um einen Neigungswinkel geneigt, welcher der halbe Summe von maximalem und minimalem Schwenkwinkel (ß = (amax + amjn) / 2) entspricht, wobei ß größergleich 21° ist.Particularly simple construction conditions arise when the one guide for the valve plate (or the control mirror) forming the control cover is placed at an angle of at least 21 ° to the housing, which inclination angle between a Triebwellenachsnormalen and inclined to the piston drum pivot axis contact surfaces between the housing and Housing head is applied. According to the invention, it is thus provided that the housing head, which has already been mounted inclined on the housing, is now placed on the housing in a more inclined manner, leaving out the lowest pivoting angle range and attaching it to the uppermost pivoting angle range. A Steuerdeckelanschlussflächennormale the control cover is inclined relative to the drive shaft axis by an inclination angle, which corresponds to half the sum of maximum and minimum swing angle (ß = (amax + amjn) / 2), where ß is equal to 21 °.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Schrägachsenmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, die für einen Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen ist. 4/12 5The invention also relates to a Schrägachsenmaschine with the features of claim 1, which is provided for a drive of a mobile machine. 4/12 5
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt.In the drawing, the invention is illustrated schematically with reference to an embodiment.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schrägachsenmaschine.Fig. 1 shows a longitudinal section through a bent axis machine according to the invention.
Eine Schrägachsenmaschine 1 für einen Fahrantrieb gemäß der Erfindung umfasst unter anderem ein Gehäuse 2, eine im Gehäuse 2 auf einer Ventilplatte 3 drehbar gelagerte Kolbentrommel 4 mit axialen Zylindern 5, von denen jeder Zylinder 5 einen Kolben 6 aufnimmt. Zudem ist ein einer Triebwelle 7 zugeordneter Triebflansch 8 vorgesehen, an dem die aus den Zylindern 5 herausragenden freien Enden der Kolben 6 abgestützt sind. Die Kolbentrommel 4 und die insbesondere im Steuerdeckel 9 geführte Ventilplatte 3 ist im Gehäuse 2 zur Verstellung des Schluckvolumens mit einem Stelltrieb 10 gegenüber der Triebachse T um einen maximalen Arbeitsbereich verschwenkbar, der von einem minimalen Schwenkwinkel amin und einem maximalen Schwenkwinkel amax begrenzt ist. Das Verstellsystem zur Verstellung des Schluckvolumens mit dem Stelltrieb 10 umfasst eine Schwenkwiege, im Wesentlichen die Ventilplatte 3 und die zugeordnete Schwenkführung im Steuerdeckel 9. Hydraulikfluid wird über die Schwenkwiege geführt.An inclined-axis machine 1 for a traction drive according to the invention comprises, inter alia, a housing 2, a piston drum 4 rotatably mounted in the housing 2 on a valve plate 3 with axial cylinders 5, of which each cylinder 5 receives a piston 6. In addition, a drive shaft 7 associated drive flange 8 is provided, on which the protruding from the cylinders 5 free ends of the piston 6 are supported. The piston drum 4 and guided in particular in the control cover 9 valve plate 3 is in the housing 2 for adjusting the intake volume with an actuator 10 relative to the drive shaft T pivotable about a maximum working range, which is limited by a minimum swing angle amin and a maximum pivot angle amax. The adjustment system for adjusting the absorption volume with the actuator 10 comprises a pivoting cradle, substantially the valve plate 3 and the associated pivoting guide in the control cover 9. Hydraulic fluid is passed over the pivoting cradle.
Erfindungsgemäß ist der minimale Schwenkwinkel (amin) des Arbeitsbereiches unter Beibehaltung des vollen Arbeitsbereiches um wenigstens 5°, vorzugsweise um wenigstens 7° aus seiner Nulllage verschoben. Der von der Ventilplatte 3 begrenzte maximale Schwenkwinkel amax beträgt wenigstens 37°, vorzugsweise wenigstens 39°.According to the invention, the minimum pivoting angle (amin) of the working area, while maintaining the full working range, is displaced by at least 5 °, preferably by at least 7 °, from its zero position. The limited by the valve plate 3 maximum pivot angle amax is at least 37 °, preferably at least 39 °.
Konstruktiv ist die Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, dass eine Steuerdeckelanschlussflächennormale K des Steuerdeckels 9 gegenüber der Triebwellenachse T um einen Neigungswinkel ß geneigt ist, welcher der halbe Summe von maximalem und minimalem Schwenkwinkel, ß = (amax + amin) / 2, entspricht, wobei ß größer gleich 21° ist.Constructively, the invention is achieved according to the embodiment in that a Steuerdeckelanschlussflächormormal K of the control cover 9 is inclined relative to the drive shaft axis T by an inclination angle ß, which half the sum of maximum and minimum pivot angle, ß = (amax + amine) / 2 corresponds where ß is greater than or equal to 21 °.
Der untere Bereich von 0° bis 5°, insbesondere bis 7°, steht für eine Nutzung nicht mehr zur Verfügung. Der gesamte maximal zur Verfügung stehende Arbeitsbereich 5/12 6 wird „nach oben hin“ verschoben, um den vollen Arbeitsbereich bzw. Schwenkbereich uneingeschränkt nutzbar zu machen. 6/12The lower range of 0 ° to 5 °, especially up to 7 °, is no longer available for use. The entire maximum available work area 5/12 6 is moved "upwards" to make the full work area or swivel range fully usable. 6/12
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